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Erdschlußschutzeinrichtung für Wechselstromerzeuger Bei Erdschlußschutzeinrichtungen
von Wechselstromerzeugern ist es wesentlich, die Schutzeinrichtung derart auszuführen,
daß die Einrichtung auch wirksam wird, wenn der Erdschluß in einem solchen Punkte
der Wicklung entsteht, daß die zur Verfügung stehende Erdschlußspannung nicht mehr
ausreicht, um das Erdschlußrelais zum Ansprechen zu bringen. Die bisher zur Lösung
dieser Aufgabe vorgeschlagenen Schaltungen sind zum Teil nur dann brauchbar, wenn
der Stromerzeuger in Stern geschaltet ist und der Sternpunkt über einen Widerstand
oder eine Drosselspule geerdet ist.
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Durch die Erfindung wird eine neue Schaltung angegeben, die unabhängig
von der Schaltung des Stromerzeugers ist. Diese neue Schaltung besteht darin, daß
geeignete Punkte eines besonderen, mit der zu schützenden Wicklung verbundenen Hilfstransformators
über Widerstände derart geerdet sind, daß der Anschlußpunkt, gleichgültig an welcher
Stelle der Erdschluß auftritt, immer ein genügendes Potential gegenüber Erde besitzt,
um das Erdschlußrelais zum Ansprechen zu bringen.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Abb. i zeigt die Schutzeinrichtung für einen beliebig geschalteten Generator 8,
der über einen ebenfalls beliebig geschalteten Transformator 9 an das Netz angeschaltet
werden kann. 6 ist der Hilfstransformator, dessen Schaltungsart eine andere sein
muß als die des zu schützenden Generators oder Transformators, im übrigen aber beliebig
sein kann. In der Zeichnung ist angenommen, daß der Generator bzw. die Primärseite
des Transformators in Dreieck oder Stern geschaltet ist, während der Hilfstransformator
6 Zickzackschaltung besitzt. Wesentlich für die Erfindung ist, daß der Erdungswiderstand
2 i und das Erdschlußrelais i i - nicht im Nullpunkt io des Hilfstransformators,
sondern an einen beliebigen anderen Punkt, z. B. 7, angeschlossen ist, der keinem
Punkt der geschützten Maschine entspricht. Bei einem Erdschluß in einem beliebigen
Wicklungsteil des Schutzbereiches, zu dem auch der größte Teil der Wicklung des
Hilfstransformators 6 selbst gehört, entsteht daher unter Einfluß der Spannungsverschiebung
in dem bekannten Erdschlußrelais i i ein Strom, der in bekannter Weise zur Abschaltung
des kranken Maschinensatzes und zur Aberregung des Generators 8 führt.
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In Abb. 2 ist die Erfindung für einen auf Sammelschienen R,S,Tar@beitenden
Generator 8 dargestellt, von denen einmal ein Transformator 12 und anderseits ein
Kabelnetz versorgt wird, das erhebliche Ausdehnung und daher bedeutende Kapazität
gegen Erde besitzen
möge. Der Schutzbereich für Erdschlup im Generator
8 ist in bekannter Weise durch den Stromwandlersatz 13 abgegrenzt. Dei Hilfstransformator
6 besitzt zunächst eine symmetrische Sternwicklung und einen Nullpunkt 1q.. In einer
Phase, nach der Zeichnung die Phase V, setzt sich die Wicklung jedoch über den Nullpunkt
1q. fort. Dieser Wicklungsteil 15 dient dazu, die beschriebene Spannungsverschiebung
V2 zu erzeugen. Nach dem aus Abb. 3 ersichtlichen Diagramm ist die zwischen Erde
und dem Nullpunkt i q. des Systems erzeugte Spannung V2 in Phase mit der Spannung
V. Eine Sekundärwicklung 16 der Phase V speist drei parallel geschaltete Primärwicklungen
eines Zusatztransformators 17 und eine Drossel22. Die Sekundärwicklungen des Zusatztransformators
i 7 liegen in den Ausführungen des Generators 8 bzw. in den Phasen U,h,W. In jeder
Phase wird,daher eine der Verschiebespannung V2 entgegengerichtete Spannung U1,
V1 bzw. W1 induziert. Die Spannungsverschiebung V2 besteht daher nur im nach
dem Generator 8 zu liegenden Teil, also im wesentlichen im Schutzbereich. Den Zusatztransformator
17 kann man auch an die Punkte 18, i9 und 2o des Abzweiges nach dem Kabelnetz verlegen,
wenn es sich nur darum handelt, die Spannungsverschiebung V2 gegenüber dem Kabelnetz
rückgängig zu machen und dadurch ungleiche Kapazitätsströme in den drei Phasen zu
vermeiden. Die durch den Hilfstransformator 6 hergestellte Spannungsverschiebung
kann auch durch eine besondere und bekannte Relaisschaltung, z. B. durch die in
der Abb. 2 für den Generator 8 gezeichnete, für andere an den Sammelschienen R,S,Tliegende
Maschinen, z. B. für den Niedervoltteil des Transformators 12 nutzbar gemacht werden.
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Einen besonderen Vorteil bietet der Zusatztransformator 6 in Abb.
2 dadurch, daß er eine Spannung V2 liefert, die unter dem günstigsten Winkel bei
Drehstrom mindestens unter 6o° gegenüber den Spannungen U und W in den geschützten
Maschinen verschoben ist. Bei einem Erdschluß innerhalb des Schutzbereiches, z.
B. dem Punkte E im Diagramm nach Abb.3 entsprechend, wird stets unter Einfluß einer
Spannung U2, die sich aus der Verschiebespannung V2 und einem Teil der Spannung
W der geschützten Maschine 8 zusammensetzt, die Schutzeinrichtung in bekannter Weise
zum Ansprechen gebracht. Die Drossel22 hat besonders im Falle des Erdschlusses im
Schutzbereich den Zweck, eine übermäßige Sekundärspannung an den. Klemmen der Spule
16 bzw. an den Primärwicklungen des Hilfstransformators 17 zu verhindern.
Sie ist so bemessen, daß sie bei einer Spannung, welche größer als die Spannung
V. wird, magnetisch gesättigt ist und dadurch in bekannter Weise für die Ausgleichströme
des Zusatztransformators 17 bzw. der Wicklung 16 durchlässig wird. An die
Stelle der Drossel 22 kann man sich auch ein direkt oder indirekt durch einen Hilfswandler
gespeistes Stromrelais gesetzt denken, das zur Auslösung herangezogen wird und dann
eine ähnliche Aufgabe hätte wie ein Differentialrelais.
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Dieselbe Wirkung wie mit dem in Abb.2 beschriebenen Hilfstransformator
6 läßt sich durch Erdung eines Wicklungspunktes eines Transformators in der bekannten
Scott-Schaltung erzielen. Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu ersehen, daß
gerade die seltenen Schaltungsarten der Transformatoren sich für die Hilfstransformatoren
6 eignen. Die Hilfstransformatoren 6 müssen magnetisch verkettet sein. Aus Abb.
i ist dies ohne weiteres ersichtlich. Der Hilfstransformator in Abb.2 kann nur mit
drei Schenkeln versehen sein, oder aber man muß sich die Verkettung durch eine noch
aufgebrachte bekannte und in sich geschlossene Dreieckwicklung vorstellen.
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In Abb.2 führt die Primärwicklung des Zusatztransformators
17 die den Durchgangsströmen sekundär entsprechenden Ausgleichsströme. Die
Wicklung 16 des Hilfstransforinators 6 und dieser selbst braucht daher nur der Leistung
des Erdungswiderstandes 2 i angepaßt sein. Normalerweise führt sie nur die zur Magnetisierung
des Zusatztransforinators 17, der übrigens nur einen Kern zu besitzen braucht, notwendigen
Magnetisierung sströme.